一种亚熔盐工艺掺杂改性钛铌氧化物的方法与流程

本发明涉及电池，具体涉及一种亚熔盐工艺掺杂改性钛铌氧化物的方法。

背景技术：

1、钛铌氧化物负极材料本身具备高容量、高安全性的特点，但其较低的离子导电率和电子导电率也制约其发展。对钛铌氧化物的改性方法中，金属离子掺杂是一种简单有效的手段。钛铌氧化物的掺杂手段目前主要有两种，溶剂热法通过加入掺杂元素的盐溶液，氧化还原后实现均匀混合，这种方法最大的问题在于其产率低下、反应时间长、除杂过程复杂，几乎难以应用于实际的工业生产。传统固相的球磨混合掺杂能保证高产率，但通常需要较长的球磨时间，煅烧产物的均一性也受限于球磨过程的物料混合程度，混合较差极可能导致煅烧产物出现第二杂相。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种亚熔盐工艺掺杂改性钛铌氧化物的方法，解决现有技术中现有钛铌氧化物掺杂工艺存在的产率和掺杂均匀性的问题的技术问题。

2、本发明公开了一种亚熔盐工艺掺杂改性钛铌氧化物的方法，包括如下步骤：

3、s1，将二氧化钛、五氧化二铌以及掺杂元素的氧化物分别加入到koh亚熔盐中加热并搅拌然后保温；

4、s2，将步骤s1得到的产物进行洗涤，离心分离得到固相副产物和洗涤液；

5、s3，步骤s2得到的洗涤液在搅拌状态下通过加酸调节使钛、铌共沉淀得到沉淀物，将沉淀物固液分离，干燥，得到固体粉末；

6、s4，将步骤s3得到的固体粉末进行煅烧后得到掺杂改性钛铌氧化物。

7、进一步的，步骤s1中，二氧化钛和五氧化二铌摩尔比为1:1～1:3，优选为1:2。

8、进一步的，所述步骤s1中碱矿比为1:5～2:1，优选为1:1，所述碱矿比为koh的质量比上二氧化钛与五氧化二铌质量之和。

9、进一步的，所述koh亚熔盐的初始koh质量百分数(koh质量比上koh质量与水质量之和)为70～90％，优选为80％。

10、进一步的，所述步骤s1中，加热温度为150～250℃，优选为190-210℃，更优选为200℃，保温时间为1～3h，优选为2h。

11、进一步的，所述步骤s1中所述掺杂元素的氧化物为过渡金属的氧化物。

12、进一步的，所述步骤s1中所述掺杂元素的氧化物为氧化钼、氧化铬和氧化钽。

13、进一步的，所述步骤s1中所述掺杂元素的氧化物与二氧化钛的摩尔比为1:4-1:39。

14、进一步的，所述步骤s3中，所述酸为盐酸、硝酸或者硫酸。

15、进一步的，所述步骤s3中调节所述洗涤液到ph＝1～6。

16、进一步的，所述步骤s4中，煅烧条件为在空气气氛或者保护气氛下煅烧，所述保护气氛为氩气、氮气或者氩中氢。煅烧温度为800～1000℃，优选煅烧温度为900℃，煅烧时间为2～4h，优选煅烧时间为3h。

17、一种掺杂改性钛铌氧化物，使用上述方法制得。

18、一种掺杂改性钛铌氧化物的应用，用于制备锂离子电池。

19、进一步的，用于制备锂离子电池负极材料。

20、与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

21、1.本发明的亚熔盐工艺掺杂改性钛铌氧化物的方法，所用掺杂元素为两性金属的传统氧化物，价格便宜，且制备工艺对设备要求低，重复性好，具备大规模生产的潜力；

22、2.本发明的亚熔盐工艺掺杂改性钛铌氧化物的方法，利用亚熔盐的高活性将掺杂元素氧化物以及氧化钛、氧化铌的共溶，之后共沉淀，实现分子级均质混合、细化颗粒的效果，能显著提升材料的高倍率性能和循环性能。相较于球磨混合掺杂，具有更短的生产周期，更优的均一性。

技术特征：

1.一种亚熔盐工艺掺杂改性钛铌氧化物的方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种亚熔盐工艺掺杂改性钛铌氧化物的方法，其特征在于：步骤s1中，二氧化钛和五氧化二铌摩尔比为1:1～1:3，优选为1:2。

3.根据权利要求1所述的一种亚熔盐工艺掺杂改性钛铌氧化物的方法，其特征在于：所述步骤s1中碱矿比为1:5～2:1，优选为1:1。

4.根据权利要求1所述的一种亚熔盐工艺掺杂改性钛铌氧化物的方法，其特征在于：所述koh亚熔盐的初始koh质量百分数为70～90％，优选为80％。

5.根据权利要求1所述的一种亚熔盐工艺掺杂改性钛铌氧化物的方法，其特征在于：所述步骤s1中，加热温度为150～250℃，优选为190-210℃，更优选为200℃，保温时间为1～3h，优选为2h。

6.根据权利要求1所述的一种亚熔盐工艺掺杂改性钛铌氧化物的方法，其特征在于：所述步骤s1中所述掺杂元素的氧化物为过渡金属的氧化物。

7.根据权利要求6所述的一种亚熔盐工艺掺杂改性钛铌氧化物的方法，其特征在于：所述步骤s1中所述掺杂元素的氧化物为氧化钼、氧化铬和氧化钽。

8.根据权利要求1所述的一种亚熔盐工艺掺杂改性钛铌氧化物的方法，其特征在于：所述步骤s1中所述掺杂元素的氧化物与二氧化钛的摩尔比为1:4-1:39。

9.一种掺杂改性钛铌氧化物，其特征在于：使用权利要求1-8中任一项所述的一种亚熔盐工艺掺杂改性钛铌氧化物的方法制得。

10.根据权利要求9所述的一种掺杂改性钛铌氧化物的应用，其特征在于用于制备锂离子电池。

技术总结
本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种亚熔盐工艺掺杂改性钛铌氧化物的方法，包括如下步骤：S1，将二氧化钛、五氧化二铌以及掺杂元素的氧化物分别加入到KOH亚熔盐中加热并搅拌然后保温；S2，将步骤S1得到的产物进行洗涤，离心分离得到固相副产物和洗涤液；S3，步骤S2得到的洗涤液在搅拌状态下通过加酸调节使钛、铌共沉淀得到沉淀物，将沉淀物固液分离，干燥，得到固体粉末；S4，将步骤S3得到的固体粉末进行煅烧后得到掺杂改性钛铌氧化物。本发明的亚熔盐工艺掺杂改性钛铌氧化物的方法，所用掺杂元素为两性金属的传统氧化物，价格便宜，重复性好，具备大规模生产的潜力。

技术研发人员：梅军,朱松,曾文文,詹浩然,苏铭昊,卢苏阳,刘颖彘,杨烨,胡沄松,于睿洁,冷杰
受保护的技术使用者：中物院成都科学技术发展中心
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21